JP2004251318A

JP2004251318A - Inspection device and inspection method for hydraulic system

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Publication number: JP2004251318A
Application number: JP2003039811A
Authority: JP
Inventors: Tomio Kubo; 富雄久保
Original assignee: SHIMADA CORP
Current assignee: SHIMADA CORP
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2003-02-18
Publication date: 2004-09-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inspection device and an inspection method for quantitatively measuring waste in energy in a hydraulic system. <P>SOLUTION: Power consumption of a hydraulic device 12 is measured by a wattmeter 26 fitted to an electric path 20 of a power supply to drive a motor 14a, and the operational power required for operating an actuator 16 is measured by operational power measurement means 28 and 30 fitted to a connection part of a pressurized oil passage 22 to the actuator 16. Data on power consumption is compared with data on operational power on the same time base by an energy loss metering means 32, and the energy loss is quantitatively measured by obtaining the difference between the power consumption and the operational power. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧装置の省エネルギー化を推進させるための検査装置およびその検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境の保護や産業の持続的な発展に対する社会的要請から、工業製品の生産現場では、省エネルギー化が大きな課題として取り上げられている。このため、生産現場においては、製品の生産に使用するエネルギーの原単位を低減させて省エネルギー化を推進させるために、様々な取り組みがなされている。
【０００３】
例えば、工場で使用する電力量を低減させるため、電力計を生産設備に取り付け、生産設備の消費電力を計測し、この消費電力と生産設備の動作サイクルとを対比することによってどれ位のエネルギーが損失しているのかを判定する技術が提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０７−２２９９３５号公報（第２−７頁）
【特許文献２】
特開平１１−２４８７５２号公報（第２−３頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような電力計でエネルギーの損失を見つける方法では、電力を動力として直接利用する装置には有効であるが、油圧装置のように電力を圧油の圧力エネルギーに変換して利用する装置においては、単に電力をモニタリングしても、実際に省エネルギー化できるエネルギー損失があるのかどうか判らないという問題があった。また、１台の油圧ユニットに複数のアクチュエータが接続されて、これらのアクチュエータが個々に別の動作を行っている油圧装置や、このような油圧装置が複数台稼働しているような場合には、エネルギーの損失を見つけることがさらに困難になるという問題もあった。
【０００６】
それゆえに、本発明の主たる目的は、油圧装置の省エネルギー化を推進させるため、油圧装置におけるエネルギーの利用状態、特にエネルギーの無駄を定量的に測定できる検査装置およびその検査方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した発明は、「油圧ポンプ（１４ｃ）を駆動するモータ（１４ａ）を含む油圧ユニット（１４）と、圧油路（２２）を介して油圧ユニット（１４）に接続されたアクチュエータ（１６）と、アクチュエータ（１６）の動作を制御する制御装置（１８）とで構成された油圧装置（１２）におけるエネルギーの利用状態を検査する検査装置（１０）であって、（ａ）モータ（１４ａ）の消費電力を計測する電力計（２６）、（ｂ）アクチェータ（１６）の作動動力を消費電力と同じ単位で測定する作動動力測定手段（２８）（３０）、および（ｃ）消費電力と作動動力とを同じ時間軸で対比するとともに、消費電力と作動動力との差をエネルギー損失量として定量化し、エネルギー損失量を表示するエネルギー損失定量手段（３２）を備える、検査装置（１０）」である。
【０００８】
この発明では、電力計（２６）によってモータ（１４ａ）が消費した消費電力が計測され、消費電力のデータがエネルギー損失定量手段（３２）に記憶される。また、作動動力測定手段（２８）（３０）によってアクチュエータ（１６）の作動に必要な作動動力が消費電力と同じ単位で計測され、作動動力のデータがエネルギー損失定量手段（３２）に記憶される。そして、エネルギー損失定量手段（３２）では、消費電力のデータと作動動力のデータとが同じ時間軸で対比されて、消費電力と作動動力との差がエネルギー損失量として定量化され、表示される。
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した検査装置（１０）において「エネルギー損失定量手段（３２）には、制御装置（１８）がアクチュエータ（１６）の動作を制御するために与える命令信号と同じ信号が与えられる」ことを特徴とする。
【０００９】
この発明では、エネルギー損失定量手段（３２）にアクチュエータ（１６）の動作を制御する命令信号と同じ信号が与えられるので、エネルギー損失定量手段（３２）では、この信号に基づいて、油圧装置（１０）の動作サイクルに対応したエネルギー損失量を算出できる。
【００１０】
請求項３に記載した発明は、油圧装置（１２）の検査方法に関し、「油圧ポンプ（１４ｃ）を駆動するモータ（１４ａ）を含む油圧ユニット（１４）と、圧油路（２２）を介して油圧ユニット（１４）に接続されたアクチュエータ（１６）と、アクチュエータ（１６）の動作を制御する制御装置（１８）とで構成された油圧装置（１２）におけるエネルギーの利用状態を検査する検査方法であって、（ａ）モーター（１４ａ）の消費電力を計測し、（ｂ）アクチュエータ（１６）に作用する圧油の圧力および流量に基づいて、消費電力と同じ単位で作動動力を測定し、（ｃ）消費電力と作動動力とを同じ時間軸で対比するとともに、消費電力と作動動力との差を省エネルギー化できるエネルギー損失量として定量化する」ことを特徴とする。
【００１１】
この発明では、モータ（１４ａ）が消費した消費電力と、この消費電力と同じ単位で測定したアクチュエータ（１６）の作動に要する作動動力とを同じ時間軸で対比するとともに、消費電力と作動動力との差を求めるだけで、エネルギー損失を定量化できる。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明によれば、モータの消費電力およびアクチュエータの作動動力のデータを基に、エネルギー損失定量手段では、油圧装置におけるエネルギーの損失が定量化でき、これを表示することができる。したがって、油圧装置におけるエネルギーの損失を視覚によって正確に把握でき、油圧装置の省エネルギー化を推進させることができる。
【００１３】
請求項２に記載した発明によれば、アクチュエータの動作サイクルに対応したエネルギー損失量が算出できるので、例えば、一の製品を製造する際のエネルギーの損失を検査するというように、よりきめ細かなエネルギーの利用状態の検査が可能である。
【００１４】
請求項３に記載した発明によれば、簡単に油圧装置のエネルギー損失量を知ることができ、油圧装置の省エネルギー化を推進させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に示す検査装置（１０）は、油圧装置（１２）に取り付けられて、油圧装置（１２）におけるエネルギーの利用状態、とりわけエネルギーの損失を定量的に算出し、これを表示するものである。
【００１６】
ここで、油圧装置（１２）とは、油圧ユニット（１４），アクチュエータ（１６）および制御装置（１８）などで構成され、油圧によって所定の仕事を行なう装置である。
【００１７】
油圧ユニット（１４）は、アクチュエータ（１６）に圧油を供給するためのものであり、電路（２０）（本実施例においては、３相交流電源。）に接続されたモータ（１４ａ）を有する。このモータ（１４ａ）には、油タンク（１４ｂ）の油を圧送する油圧ポンプ（１４ｃ）が取り付けられている。そして、圧油ポンプ（１４ｃ）にはアクチュエータ（１６）へ向けて圧油を圧送するための圧油路（２２）が接続される。
【００１８】
アクチュエータ（１６）は、油圧ユニット（１４）から供給される圧油によって所定の動作を行なうものであり、本実施例においては、略密閉筒状のシリンダ本体（１６ｂ）と、シリンダ本体（１６ｂ）の内部空間にシリンダ本体（１６ｂ）の軸方向に対して摺動自在に取り付けられたピストン（１６ｃ）とによって構成された複動形の油圧シリンダ（１６ａ）がこれに該当する。この油圧シリンダ（１６ａ）は、ピストン（１６ｃ）によって２分されたシリンダ本体（１６ｂ）の内部空間（１６ｄ）（１６ｅ）に対して交互に圧油を供給することによってピストン（１６ｂ）を往復作動させるものである。それゆえ、油圧ポンプ（１４ｃ）と油圧シリンダ（１６ａ）とを接続する圧油路（２２）の途中には切替弁（２４）が設けられ、この切替弁（２４）には、油圧ポンプ（１４ｃ）の吐出口に接続された圧油路（２２ａ），シリンダ本体（１６ｂ）の一方の内部空間（１６ｄ）に接続された圧油路（２２ｂ），シリンダ本体（１６ｂ）の他方の内部空間（１６ｅ）に接続された圧油路（２２ｃ）および油タンク（１４ｂ）に接続された圧油路（２２ｄ）の４つの圧油路（２２）が接続される。
【００１９】
制御装置（１８）は、アクチュエータ（１６）が所定の動作を行なうように制御するためのものであり、シーケンサ（１８ａ），操作部（１８ｂ）および表示部（１８ｃ）を含む。
【００２０】
シーケンサ（１８ａ）は、配線（１８ｄ）で接続された切替弁（２４）や配線（１８ｅ）で接続されたモータ（１４ａ）などに対して、所定のプログラムに基づいた命令信号（例えばパルス信号など）を発信して、アクチュエータ（１６）の動作を制御するものである。また、操作部（１８ｂ）は、油圧装置（１２）の起動や停止を行なうスイッチやシーケンサ（１８ａ）のプログラムを変更するためのキーボードなどが配置されたものであり、表示部（１８ｃ）は、シーケンサ（１８ａ）によるアクチュエータ（１６）の制御状況などを表示するものである。
【００２１】
検査装置（１０）は、電力計（２６），センサ（２８），算出部（３０）およびエネルギー損失定量手段である検査部（３２）などによって構成される。
【００２２】
電力計（２６）は、モータ（１４ａ）の消費電力を計測するものであり、計測機能を持った電力計本体（２６ａ）と、一端が電力計本体（２６ａ）に接続される配線（２６ｂ）と、この配線（２６ｂ）の他端に設けられて、モータ（１４ａ）に電力を供給する電路（２０）（本実施例においては、３相交流電源のＲ相およびＴ相の２線。）に接続される接続端子（２６ｃ）とによって構成される。
【００２３】
センサ（２８）は、アクチュエータ（１６）に作用する圧油の圧力と流量とを計測するものである。本実施例では、このセンサ（２８）が、圧油路（２２ｂ）（２２ｃ）と複動形油圧シリンダ（１６ａ）との接続部分に取り付けられて、ピストン（１６ｃ）によって２分されたシリンダ本体（１６ｂ）の内部空間（１６ｄ）（１６ｅ）に対して供給もしくは排出される圧油の圧力と流量とを計測するようにしている。このセンサ（２８）としてはプルドン管歪みセンサなどが好適である。なお、センサ（２８）は、配線（２８ａ）を介して算出部（３０）に接続される。
【００２４】
算出部（３０）は、アクチュエータ（１６）に作用する圧油の圧力および流量のデータに基づいて、作動動力を消費電力と同じ単位（例えば、ｋＷ単位。）で算出する演算装置である。
【００２５】
検査部（３２）は、電力計（２６），算出部（３０）およびシーケンサ（１８ａ）から与えられた情報や信号に基づいてエネルギーの損失量を定量的に算出するものであり、時刻装置（３４ａ）を内蔵したＣＰＵ（３４）と、ＣＰＵ（３４）に接続されたメモリ（３６）とを含む。このＣＰＵ（３４）には、ＣＰＵ（３４）に対して指示を与えるために操作される入力装置（３８）と、ＣＰＵ（３４）によるエネルギー損失量算出結果などを表示する表示装置（４０）とが取り付けられる。そして、ＣＰＵ（３４）には、図示しないインターフェースを介して電力計（２６），算出部（３０）および制御装置（１８）のシーケンサ（１８ａ）が接続される。
【００２６】
本発明の検査装置（１０）を用いて、油圧装置（１２）のエネルギー利用状態、特にエネルギーの損失を検査する際には、図２のフロー図に示す処理が実行される。
【００２７】
すなわち、検査装置（１０）のスイッチをオンすると、まず、ステップＳ１において検査装置が起動され、ステップＳ３において電力計（２６）で計測された消費電力のデータが配線（２６ｄ）を介してＣＰＵ（３４）に与えられる。そしてステップＳ５において時刻装置（３４ａ）の時刻データに関連づけられてメモリ（３６）に記憶される。また、ステップＳ３およびＳ５の処理が実行されるのと同時に、ステップＳ７において作動動力の測定（図３）が行われる。
【００２８】
作動動力の測定処理（ステップＳ７）では、図３のフロー図に示すように、まず、ステップＳ７ａにおいてセンサ（２８）によってアクチュエータ（１６）に作用する圧油の圧力が測定され、測定された圧力のデータが配線（２８ａ）を介して算出部（３０）に与えられる。また、これと同時に、ステップＳ７ｂにおいてセンサ（２８）によってアクチュエータ（１６）に与えられた圧油の流量が測定され、測定された流量のデータが配線（２８ａ）を介して算出部（３０）に与えられる。なお、ステップ７ｂでは、センサ（２８）でアクチュエータ（１６）のシリンダ速度を検出し、このシリンダー速度データを基に算出部（３０）で圧油の流量を算出するようにしても良い。そして、続くステップＳ７ｃにおいて圧油の圧力および流量のデータに基づいて算出部（３０）で作動動力が算出される。すなわち、本実施例ではアクチュエータ（１６）が複動形の油圧シリンダ（１６ａ）であることから、まず、算出部（３０）では、アクチュエータ（１６）に作用する圧油の圧力として、アクチュエータ（１６）に与えられた圧油の圧力とアクチュエータ（１６）から戻される圧油の圧力との圧力差が求められる。続いて、圧力差（つまりアクチュエータ（１６）に作用する圧油の圧力）と流量のデータとを基に、次式（１）によって、消費電力と同じ単位で（すなわちｋＷを単位とした値で）作動動力が算出される。
作動動力（ｋＷ）＝（圧力（ｋｇｆ／ｃｍ^２）×流量（Ｌ／分））／６１２・・・（１）
【００２９】
このように、作動動力は、圧油の圧力および流量のデータに基づいて算出部（３０）で算出されるので、圧油の圧力と流量とを検出するセンサ（２８）および算出部（３０）が、本発明の「作動動力測定手段」として機能する。
【００３０】
そして、ステップＳ７で算出された作動動力のデータは、ステップＳ９において配線（３０ａ）を介してＣＰＵ（３４）に与えられ、時刻装置（３４ａ）の時刻データに関連づけられてメモリ（３６）に記憶される。
【００３１】
また、上述した消費電力および作動動力が測定されるのと同時に、ステップＳ１１（図２）において、アクチュエータ（１６）の制御情報としてシーケンサ（１８ａ）の発信する命令信号と同じ信号が配線（１８ｆ）を介してＣＰＵ（３４）に与えられ、時刻装置（３４ａ）の時刻データに関連づけられてメモリ（３６）に記憶される。そして、ステップＳ１３においてエネルギー損失量の定量が実行される。
【００３２】
エネルギー損失量の定量処理（ステップＳ１３）は、図４のフロー図に示すように、まず、ステップＳ１３ａにおいて、エネルギーの損失量を定量する所定の時間軸が設定される。すなわち、入力装置（３８）を操作して、各種データとともにメモリ（３６）に記憶された時刻のデータの中からエネルギーの損失量を定量したい所定の期間を選択するようＣＰＵ（３４）に指示を与える。すると、所定の時間軸が設定される。本実施例では、アクチュエータ（１６）の制御情報としてシーケンサ（１８ａ）の発信する命令信号と同じ信号が時刻データとともにメモリ（３６）に記憶されている。このため、例えば、アクチュエータ（１６）が一の製品を製造するのに要した期間のエネルギー損失量を知りたい場合には、アクチュエータ（１６）の始動を命令する命令信号が発信された時刻（例えば、図５中のＴ１。）と、一の製品の製造が完了した際にアクチュエータ（１６）に与えられる命令信号が発信された時刻（例えば、図５中のＴ２。）とを選択し、これらの信号間の時間を時間軸とするように、入力装置（３８）でＣＰＵ（３２）に指示を与えればよい。なお、本発明の検査装置（１０）では、上述したようにメモリ（３６）に記憶された過去の時刻のデータを呼び出して時間軸を設定するだけでなく、時間軸の終点をメモリ（３６）に記憶された最新の時刻、つまり現在の時刻に設定することによってリアルタイムでエネルギー損失量を定量化することもできる。
【００３３】
続いて、ステップＳ１３ｂにおいて、設定された時間軸（本実施例の場合は、上述したようにアクチュエータ（１６）が一の製品を製造するのに要した期間）に対応する消費電力のデータがメモリ（３６）から呼び出され、図５（Ａ）に示すようなグラフとして表示装置（４０）に表示される。また、ステップＳ１３ｃにおいて、ステップＳ１３ｂと同じ時間軸に対応する作動動力のデータがメモリ（３６）から呼び出され、図５（Ｂ）に示すようなグラフとして表示装置（４０）に表示される。
【００３４】
そして、ステップＳ１３ｄにおいて、同じ時間軸における消費電力のデータと作動動力のデータとが対比される（つまり、図５（Ａ）に示す消費電力のグラフの画像と図５（Ｂ）に示す作動動力のグラフの画像とが重ね合わされる）とともに、エネルギー損失量として消費電力と作動動力との差が求められ、ステップＳ１３ｅにおいて、図５（Ｃ）または図５（Ｄ）に示すように所定の時間軸におけるエネルギー損失量がグラフとして定量的に表示装置（４０）に表示される。ここで、図５（Ｃ）のグラフは、消費電力のグラフの画像と作動動力のグラフの画像とを同じ時間軸で重ね合わせ、消費電力と作動動力との差すなわちエネルギー損失量をハッチング（４２）で示したものであり、図５（Ｄ）のグラフは、ステップＳ１３ｄで求められたエネルギー損失量のみをハッチング（４２）で示したものである。
【００３５】
なお、図５（Ｃ）および（Ｄ）のグラフのハッチング（４２）によって示された部分のエネルギーは、異常加圧から油圧装置（１２）を保護するために設けられる減圧弁（図示せず）の作動や、発熱などに費やされるため、アクチュエータ（１６）の作動には全く寄与しないものである。
【００３６】
このように、エネルギー損失量は、メモリ（３６）に記憶されたデータを基に、入力装置（３８）でＣＰＵ（３４）を操作することによって定量的に生成され、表示装置（４０）に表示される。したがって、検査部（３２）すなわち時刻装置（３４ａ）が内蔵されたＣＰＵ（３４），メモリ（３６），入力装置（３８）および表示装置（４０）が、本発明の「エネルギー損失定量手段」として機能する。
【００３７】
そして、上述したように、検査装置（１０）によって油圧装置（１２）におけるエネルギー損失量が定量化されると、ステップＳ１５において、定量化されたエネルギー損失量のデータを基に、消費電力と作動動力とが一致するように消費電力を制御する指示が、ＣＰＵ（３４）から配線（１８ｆ）を介してシーケンサ（１８ａ）に与えられる。すると、油圧装置（１２）を制御するシーケンサ（１８ａ）のプログラムが更新され、消費電力と作動動力とを一致させるような制御が実行される。
【００３８】
この実施例によれば、モータ（１４ａ）を駆動する電源の電路（２０）に電力計（２６）を取り付け、また、圧油路（２２）とアクチュエータ（１６）との接続部分に作動動力測定手段（２８）（３０）を取り付けることによって、各種データが測定でき、このデータを基に、エネルギー損失定量手段（３２）では油圧装置（１２）におけるエネルギーの損失が定量的に算出され、この結果を表示装置（４０）に表示することができる。したがって、油圧装置（１２）におけるエネルギーの損失を視覚によって正確に判断でき、油圧装置（１２）の省エネルギー化を推進することができる。
【００３９】
また、エネルギー損失定量手段（３２）には油圧装置（１０）の動作を制御するシーケンサ（１８ａ）の命令信号が与えられるので、エネルギー損失定量手段（３２）では、この命令信号に基づいて、油圧装置（１０）の動作サイクルに対応したエネルギー損失量を定量的に算出することができる。したがって、よりきめ細かな油圧装置（１０）のエネルギー損失管理をすることができる。
【００４０】
そして、算出されたエネルギー損失量のデータに基づいて、シーケンサ（１８ａ）のプログラムが更新されるので、エネルギー効率が高く、無駄のない油圧装置（１０）の制御が可能となる。
【００４１】
なお、上述の実施例では、作動動力測定手段（２８）（３０）の一部として機能する算出部（３０）を独立のものとして構成する例を示したが、算出部（３０）は、センサ（２８）に内蔵されていてもよいし、検査部（３２）に内蔵されていてもよい。つまり、算出部（３０）が、アクチュエータ（１６）と圧油路（２２）との接続部分に設置されたセンサ（２８）によって計測されたデータに基づいて消費電力と同じ単位で作動動力を算出する限り、その設置位置は特に限定されるものではない。
【００４２】
また、上述の実施例では、１台の油圧ユニット（１４）と１台のアクチュエータ（１６）とで構成された油圧装置（１２）に検査装置（１０）を取り付けた例を示したが、図６に示すように１台の油圧ユニット（１４）と複数台のアクチュエータ（１６）とで構成された油圧装置や、図１もしくは図６に示す油圧装置が複数台稼働しているような場合であっても、本発明の検査装置（１０）を適用することができる。つまり、いずれの油圧装置においても、モータ（１４ａ）を駆動する電源の電路（２０）全てに電力計（２６）が取り付けられるとともに、圧油路（２２）とアクチュエータ（１６）との接続部分の全てに作動動力測定手段（２８）（３０）が取り付けられている限り、エネルギー損失量の定量に必要な全てのデータが計測できる。そして、これらのデータを基にエネルギー損失定量手段（３２）では、消費電力の総和と作動動力の総和とが対比されるとともに、これらの差がエネルギー損失量として定量化され、このエネルギー損失量を視覚的に表示させることができる。
【００４３】
また、図５（Ｃ）および（Ｄ）では、所定の時間軸におけるエネルギー損失量のみを表示する例を示したが、図７に示すように、エネルギー損失量とともに、メモリ（３６）に記憶されたシーケンサ（１８ａ）の命令信号と同じ信号に基づいて作成されたアクチュエータ（１６）の動作を示す工程図を併せて表示するようにしてもよい。このようにエネルギー損失量とアクチュエータ（１６）の動作状況とを併せて表示することによって、アクチュエータ（１６）の動作とエネルギーの損失との関連性が把握でき、油圧装置（１２）におけるエネルギーの利用状態をよりきめ細かく検証することができる。
【００４４】
そして、図１に示すようにＣＰＵ（３４）にメールサーバ（４４）やデータベースサーバ（４６）などの各種サーバを接続するようにしても良い。このような各種サーバを接続することによって、例えばメールサーバ（４４）であれば、得られたエネルギー損失量のデータを、図示しないネットワークを介してメール送信でき、また、データベースサーバ（４６）であれば、得られたエネルギー損失量のデータを、生産管理データなど他の様々なデータとともに集中管理することができる。したがって、これらの各種サーバを接続することによって、油圧装置（１０）のエネルギー管理における利便性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の検査装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の検査方法を示すフロー図である。
【図３】作動動力測定処理を示すフロー図である。
【図４】エネルギー損失量の定量処理を示すフロー図である。
【図５】検査装置による検査結果を示すグラフである。
【図６】本発明の他の実施例の検査装置を示すブロック図である。
【図７】検査装置による検査結果（他の実施例）を示すグラフである。
【符号の説明】
（１０）検査装置
（１２）油圧装置
（１４）油圧ユニット
（１４ａ）モータ
（１４ｂ）油圧ポンプ
（１６）アクチュエータ
（１８）制御装置
（１８ａ）シーケンサ
（２０）電路
（２２）圧油路
（２４）切替弁
（２６）電力計
（２８）センサ
（３０）算出部
（３２）検査部（エネルギー損失定量手段）
（３４）ＣＰＵ
（３４ａ）時刻装置
（３６）メモリ
（３８）入力装置
（４０）表示装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an inspection device and an inspection method for promoting energy saving of a hydraulic device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, energy conservation has been taken up as a major issue at industrial product production sites due to social demands for protection of the global environment and sustainable development of industry. For this reason, various efforts have been made at production sites in order to reduce the basic unit of energy used for product production and promote energy saving.
[0003]
For example, in order to reduce the amount of power used in a factory, a wattmeter is attached to production equipment, the power consumption of the production equipment is measured, and how much energy is obtained by comparing this power consumption with the operation cycle of the production equipment. A technique for determining whether or not a loss has occurred has been proposed (for example, see Patent Literature 1 and Patent Literature 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-07-229935 (pages 2-7)
[Patent Document 2]
JP-A-11-248752 (pages 2-3)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method of finding energy loss with a power meter as described above is effective for a device that directly uses electric power as power, but uses electric power converted into pressure energy of pressure oil like a hydraulic device. In the device, there is a problem in that simply monitoring the electric power does not make it clear whether there is any energy loss that can actually save energy. In the case where a plurality of actuators are connected to one hydraulic unit and these actuators individually perform different operations, or when a plurality of such hydraulic units are operating, There was also the problem that finding the loss of energy was even more difficult.
[0006]
Therefore, a main object of the present invention is to provide an inspection apparatus and an inspection method capable of quantitatively measuring the use state of energy in a hydraulic apparatus, particularly energy waste, in order to promote energy saving of the hydraulic apparatus. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The first aspect of the present invention provides a hydraulic unit (14) including a motor (14a) for driving a hydraulic pump (14c), and an actuator connected to the hydraulic unit (14) via a hydraulic passage (22). An inspection device (10) for inspecting an energy utilization state in a hydraulic device (12) composed of (16) and a control device (18) for controlling the operation of an actuator (16), wherein (a) a motor (14a) a power meter (26) for measuring power consumption, (b) operating power measuring means (28) (30) for measuring the operating power of the actuator (16) in the same unit as the power consumption, and (c) consumption. Energy loss quantification means (32) for comparing the power and the operating power on the same time axis, quantifying the difference between the power consumption and the operating power as an energy loss amount, and displaying the energy loss amount. It comprises an inspection device (10) ".
[0008]
According to the present invention, the power consumption consumed by the motor (14a) is measured by the wattmeter (26), and the data of the power consumption is stored in the energy loss quantifying means (32). Further, the operating power required for operating the actuator (16) is measured in the same unit as the power consumption by the operating power measuring means (28) (30), and the data of the operating power is stored in the energy loss quantifying means (32). . Then, in the energy loss quantifying means (32), the data of the power consumption and the data of the operation power are compared on the same time axis, and the difference between the power consumption and the operation power is quantified as an energy loss amount and displayed. .
According to a second aspect of the present invention, in the inspection apparatus (10) according to the first aspect, "the control device (18) is provided to the energy loss quantifying means (32) so as to control the operation of the actuator (16). The same signal as the command signal is given. "
[0009]
In the present invention, since the same signal as the command signal for controlling the operation of the actuator (16) is given to the energy loss quantifying means (32), the energy loss quantifying means (32) receives the hydraulic device (10) based on this signal. The energy loss amount corresponding to the operation cycle of ()) can be calculated.
[0010]
The invention according to claim 3 relates to a method for inspecting a hydraulic device (12), which includes "a hydraulic unit (14) including a motor (14a) for driving a hydraulic pump (14c) and a hydraulic oil passage (22). An inspection method for inspecting an energy utilization state of a hydraulic device (12) including an actuator (16) connected to a hydraulic unit (14) and a control device (18) for controlling the operation of the actuator (16). (A) measuring the power consumption of the motor (14a), (b) measuring the operating power in the same unit as the power consumption based on the pressure and flow rate of the pressure oil acting on the actuator (16), c) The power consumption and the operating power are compared on the same time axis, and the difference between the power consumption and the operating power is quantified as an energy loss that can save energy. "
[0011]
According to the present invention, the power consumed by the motor (14a) is compared with the operating power required to operate the actuator (16) measured in the same unit as the power consumption on the same time axis. The energy loss can be quantified simply by finding the difference between
[0012]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the energy loss quantification means can quantify and display the energy loss in the hydraulic device based on the data of the power consumption of the motor and the operation power of the actuator. . Therefore, the loss of energy in the hydraulic device can be accurately grasped visually and the energy saving of the hydraulic device can be promoted.
[0013]
According to the invention described in claim 2, the amount of energy loss corresponding to the operation cycle of the actuator can be calculated, so that more detailed energy can be inspected, for example, by inspecting the energy loss when manufacturing one product. It is possible to check the usage status of the device.
[0014]
According to the third aspect of the present invention, it is possible to easily know the energy loss amount of the hydraulic device, and to promote energy saving of the hydraulic device.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The inspection device (10) shown in FIG. 1 is attached to the hydraulic device (12), and quantitatively calculates a state of use of energy in the hydraulic device (12), in particular, a loss of energy, and displays it. .
[0016]
Here, the hydraulic device (12) is a device that includes a hydraulic unit (14), an actuator (16), a control device (18), and performs predetermined work by hydraulic pressure.
[0017]
The hydraulic unit (14) is for supplying pressure oil to the actuator (16), and has a motor (14a) connected to an electric circuit (20) (in this embodiment, a three-phase AC power supply). . A hydraulic pump (14c) for pumping oil from an oil tank (14b) is attached to the motor (14a). The pressure oil pump (14c) is connected to a pressure oil passage (22) for pumping pressure oil toward the actuator (16).
[0018]
The actuator (16) performs a predetermined operation by pressure oil supplied from the hydraulic unit (14). In the present embodiment, the actuator (16) has a substantially closed cylindrical cylinder body (16b) and a cylinder body (16b). A double-acting hydraulic cylinder (16a) constituted by a piston (16c) slidably mounted in the inner space of the cylinder body (16b) in the axial direction corresponds to this. The hydraulic cylinder (16a) reciprocates the piston (16b) by alternately supplying pressure oil to the internal space (16d) (16e) of the cylinder body (16b) divided into two parts by the piston (16c). It is to let. Therefore, a switching valve (24) is provided in the middle of the pressure oil passage (22) connecting the hydraulic pump (14c) and the hydraulic cylinder (16a), and the switching valve (24) is provided with the hydraulic pump (14c). ), The pressure oil passage (22a) connected to the discharge port, the pressure oil passage (22b) connected to one internal space (16d) of the cylinder body (16b), and the other internal space (22) of the cylinder body (16b). Four pressure oil passages (22) are connected, including a pressure oil passage (22c) connected to 16e) and a pressure oil passage (22d) connected to the oil tank (14b).
[0019]
The control device (18) controls the actuator (16) to perform a predetermined operation, and includes a sequencer (18a), an operation unit (18b), and a display unit (18c).
[0020]
The sequencer (18a) provides a command signal (for example, a pulse signal or the like) based on a predetermined program to the switching valve (24) connected by the wiring (18d) or the motor (14a) connected by the wiring (18e). ) To control the operation of the actuator (16). The operation unit (18b) includes switches for starting and stopping the hydraulic device (12), a keyboard for changing a program of the sequencer (18a), and the like. The display unit (18c) includes The control status of the actuator (16) by the sequencer (18a) is displayed.
[0021]
The inspection device (10) includes a power meter (26), a sensor (28), a calculation unit (30), and an inspection unit (32) serving as energy loss quantification means.
[0022]
The power meter (26) measures the power consumption of the motor (14a), and includes a power meter body (26a) having a measuring function and a wiring (26b) having one end connected to the power meter body (26a). And an electric circuit (20) provided at the other end of the wiring (26b) to supply electric power to the motor (14a) (in the present embodiment, two lines of R-phase and T-phase of a three-phase AC power supply). And a connection terminal (26c) connected to the connection terminal.
[0023]
The sensor (28) measures the pressure and flow rate of the pressure oil acting on the actuator (16). In this embodiment, the sensor (28) is attached to the connection between the pressure oil passages (22b) (22c) and the double-acting hydraulic cylinder (16a), and is divided into two parts by the piston (16c). The pressure and flow rate of the pressure oil supplied or discharged to or from the internal spaces (16d) and (16e) of (16b) are measured. As this sensor (28), a Prudon tube strain sensor or the like is suitable. Note that the sensor (28) is connected to the calculation unit (30) via the wiring (28a).
[0024]
The calculating unit (30) is an arithmetic unit that calculates the operating power in the same unit as the power consumption (for example, in kW) based on the data of the pressure and flow rate of the pressure oil acting on the actuator (16).
[0025]
The inspection unit (32) quantitatively calculates the amount of energy loss based on information and signals provided from the wattmeter (26), the calculation unit (30), and the sequencer (18a). 34a) and a memory (36) connected to the CPU (34). The CPU (34) includes an input device (38) operated to give an instruction to the CPU (34), and a display device (40) for displaying the result of calculating the amount of energy loss by the CPU (34). Is attached. The power meter (26), the calculator (30), and the sequencer (18a) of the control device (18) are connected to the CPU (34) via an interface (not shown).
[0026]
When inspecting the energy utilization state of the hydraulic device (12), particularly the energy loss, using the inspection device (10) of the present invention, the processing shown in the flowchart of FIG. 2 is executed.
[0027]
That is, when the switch of the inspection device (10) is turned on, first, the inspection device is started in step S1, and in step S3, the data of the power consumption measured by the wattmeter (26) is transmitted to the CPU (26) via the wiring (26d). 34). Then, in step S5, it is stored in the memory (36) in association with the time data of the time device (34a). At the same time as the processing of steps S3 and S5 is performed, the measurement of the operating power (FIG. 3) is performed in step S7.
[0028]
In the operation power measurement process (step S7), as shown in the flowchart of FIG. 3, first, in step S7a, the pressure of the hydraulic oil acting on the actuator (16) is measured by the sensor (28), and the measured pressure is measured. Is supplied to the calculation unit (30) via the wiring (28a). At the same time, in step S7b, the flow rate of the pressure oil applied to the actuator (16) is measured by the sensor (28), and data of the measured flow rate is sent to the calculation unit (30) via the wiring (28a). Given. In step 7b, the cylinder speed of the actuator (16) may be detected by the sensor (28), and the flow rate of the pressure oil may be calculated by the calculation unit (30) based on the cylinder speed data. Then, in the subsequent step S7c, the operation power is calculated by the calculation unit (30) based on the data of the pressure and the flow rate of the pressure oil. That is, in this embodiment, since the actuator (16) is a double-acting hydraulic cylinder (16a), first, the calculation unit (30) calculates the pressure of the hydraulic oil acting on the actuator (16) by the actuator (16). The pressure difference between the pressure of the pressurized oil given to ()) and the pressure of the pressurized oil returned from the actuator (16) is obtained. Subsequently, based on the data of the pressure difference (that is, the pressure of the hydraulic oil acting on the actuator (16)) and the flow rate, the following equation (1) is used to express the power in the same unit as the power consumption (that is, in a value in kW). ) The operating power is calculated.
Operating power (kW) = (pressure (kgf / cm ² ) × flow rate (L / min)) / 612 (1)
[0029]
As described above, since the operating power is calculated by the calculation unit (30) based on the pressure and flow rate data of the pressure oil, the sensor (28) for detecting the pressure and flow rate of the pressure oil and the calculation unit (30) Function as the “operating power measuring means” of the present invention.
[0030]
The operation power data calculated in step S7 is supplied to the CPU (34) via the wiring (30a) in step S9, and is stored in the memory (36) in association with the time data of the time device (34a). Is done.
[0031]
At the same time that the power consumption and the operating power are measured, in step S11 (FIG. 2), the same signal as the command signal transmitted from the sequencer (18a) is sent as wiring (18f) as control information of the actuator (16). And is stored in the memory (36) in association with the time data of the time device (34a). Then, in step S13, the amount of energy loss is determined.
[0032]
In the energy loss quantification process (step S13), as shown in the flowchart of FIG. 4, first, in step S13a, a predetermined time axis for quantifying the energy loss is set. That is, by operating the input device (38), the CPU (34) is instructed to select a predetermined period in which the amount of energy loss is to be determined from the data at the time stored in the memory (36) together with various data. give. Then, a predetermined time axis is set. In this embodiment, the same signal as the command signal transmitted from the sequencer (18a) is stored in the memory (36) together with the time data as control information of the actuator (16). For this reason, for example, when it is desired to know the amount of energy loss during the period required for the actuator (16) to manufacture one product, the time when the command signal for commanding the start of the actuator (16) is transmitted (for example, , T1 in FIG. 5) and the time (for example, T2 in FIG. 5) at which the command signal given to the actuator (16) when the production of one product is completed is selected. An instruction may be given to the CPU (32) by the input device (38) so that the time between these signals is used as the time axis. In the inspection apparatus (10) of the present invention, not only the data of the past time stored in the memory (36) is called to set the time axis as described above, but also the end point of the time axis is stored in the memory (36). , The amount of energy loss can be quantified in real time by setting the latest time, that is, the current time.
[0033]
Subsequently, in step S13b, the power consumption data corresponding to the set time axis (in the case of the present embodiment, the period required for the actuator (16) to manufacture one product as described above) is stored in the memory. It is called from (36) and displayed on the display device (40) as a graph as shown in FIG. In step S13c, the data of the operating power corresponding to the same time axis as in step S13b is called from the memory (36) and displayed on the display device (40) as a graph as shown in FIG. 5B.
[0034]
Then, in step S13d, the data of the power consumption and the data of the operation power on the same time axis are compared (that is, the image of the graph of the power consumption shown in FIG. 5A and the operation power shown in FIG. 5B). And the difference between the power consumption and the operating power is obtained as the energy loss amount. In step S13e, the difference between the power consumption and the operation power is determined for a predetermined time as shown in FIG. 5 (C) or FIG. 5 (D). The amount of energy loss in the axis is quantitatively displayed as a graph on the display device (40). Here, in the graph of FIG. 5C, the image of the graph of the power consumption and the image of the graph of the operation power are overlapped on the same time axis, and the difference between the power consumption and the operation power, that is, the amount of energy loss is hatched (42). ), And the graph of FIG. 5 (D) shows only the energy loss amount obtained in step S13d by hatching (42).
[0035]
Note that the energy of the portion indicated by hatching (42) in the graphs of FIGS. 5C and 5D is a pressure reducing valve (not shown) provided to protect the hydraulic device (12) from abnormal pressurization. Since it is consumed for the operation of the actuator and heat generation, it does not contribute to the operation of the actuator (16) at all.
[0036]
As described above, the amount of energy loss is quantitatively generated by operating the CPU (34) with the input device (38) based on the data stored in the memory (36) and displayed on the display device (40). Is done. Therefore, the inspection unit (32), that is, the CPU (34) incorporating the time device (34a), the memory (36), the input device (38), and the display device (40) serve as the "energy loss quantifying means" of the present invention. Function.
[0037]
Then, as described above, when the amount of energy loss in the hydraulic device (12) is quantified by the inspection device (10), in step S15, the power consumption and the operation are determined based on the quantified data of the amount of energy loss. An instruction to control power consumption so that the power matches the power is given from the CPU (34) to the sequencer (18a) via the wiring (18f). Then, the program of the sequencer (18a) that controls the hydraulic device (12) is updated, and control is performed so that the power consumption and the operating power match.
[0038]
According to this embodiment, the wattmeter (26) is attached to the electric circuit (20) of the power supply for driving the motor (14a), and the operating power is measured at the connection between the pressure oil circuit (22) and the actuator (16). By attaching the means (28) and (30), various data can be measured. Based on the data, the energy loss quantifying means (32) quantitatively calculates the energy loss in the hydraulic device (12). Can be displayed on the display device (40). Therefore, the energy loss in the hydraulic device (12) can be accurately and visually determined, and the energy saving of the hydraulic device (12) can be promoted.
[0039]
Further, since the command signal of the sequencer (18a) for controlling the operation of the hydraulic device (10) is given to the energy loss quantifying means (32), the energy loss quantifying means (32) receives the hydraulic signal based on the command signal. The amount of energy loss corresponding to the operation cycle of the device (10) can be calculated quantitatively. Therefore, more detailed energy loss management of the hydraulic device (10) can be performed.
[0040]
Then, since the program of the sequencer (18a) is updated based on the calculated data of the energy loss, the hydraulic device (10) can be controlled with high energy efficiency and without waste.
[0041]
In the above-described embodiment, an example is shown in which the calculation unit (30) functioning as a part of the operating power measurement means (28) (30) is configured as an independent unit. It may be built in (28) or may be built in the inspection unit (32). That is, the calculation unit (30) calculates the operating power in the same unit as the power consumption based on the data measured by the sensor (28) installed at the connection between the actuator (16) and the pressure oil passage (22). The installation position is not particularly limited as long as it is performed.
[0042]
In the above-described embodiment, an example is shown in which the inspection device (10) is attached to a hydraulic device (12) including one hydraulic unit (14) and one actuator (16). As shown in FIG. 6, there is a case where a plurality of hydraulic devices including one hydraulic unit (14) and a plurality of actuators (16) or a plurality of hydraulic devices shown in FIG. 1 or FIG. Even if there is, the inspection device (10) of the present invention can be applied. That is, in each of the hydraulic devices, the wattmeter (26) is attached to all of the electric paths (20) of the power supply for driving the motor (14a), and the connection between the pressure oil path (22) and the actuator (16). As long as all of the working power measuring means (28) and (30) are attached, all data necessary for quantifying the amount of energy loss can be measured. Then, based on these data, the energy loss quantifying means (32) compares the total power consumption with the total operating power and quantifies the difference as an energy loss amount. It can be displayed visually.
[0043]
Further, FIGS. 5C and 5D show an example in which only the amount of energy loss on a predetermined time axis is displayed. However, as shown in FIG. 7, the information is stored in the memory (36) together with the amount of energy loss. Alternatively, a process diagram showing the operation of the actuator (16) created based on the same signal as the command signal of the sequencer (18a) may be displayed together. By displaying the amount of energy loss and the operation state of the actuator (16) together, it is possible to grasp the relationship between the operation of the actuator (16) and the energy loss, and to utilize the energy in the hydraulic device (12). The state can be verified more finely.
[0044]
Then, as shown in FIG. 1, various servers such as a mail server (44) and a database server (46) may be connected to the CPU (34). By connecting such various servers, for example, if the mail server (44) is used, the obtained energy loss amount data can be transmitted by mail via a network (not shown), and if the database server (46) is used. For example, the obtained energy loss data can be centrally managed together with various other data such as production management data. Therefore, by connecting these various servers, the convenience in energy management of the hydraulic device (10) can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an inspection apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an inspection method of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing an operation power measurement process.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of quantifying an amount of energy loss.
FIG. 5 is a graph showing an inspection result by the inspection device.
FIG. 6 is a block diagram showing an inspection apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing an inspection result (another example) by the inspection device.
[Explanation of symbols]
(10) Inspection device (12) Hydraulic device (14) Hydraulic unit (14a) Motor (14b) Hydraulic pump (16) Actuator (18) Control device (18a) Sequencer (20) Electric circuit (22) Pressure oil circuit (24) Switching valve (26) Wattmeter (28) Sensor (30) Calculation unit (32) Inspection unit (energy loss quantification means)
(34) CPU
(34a) Time device (36) Memory (38) Input device (40) Display device

Claims

A hydraulic unit including a motor that drives a hydraulic pump, an actuator connected to the hydraulic unit via a pressure oil passage, and a control device that controls the operation of the actuator. An inspection device for inspecting,
(A) a power meter for measuring power consumption of the motor;
(B) operating power measuring means for measuring the operating power of the actuator in the same unit as the power consumption; and (c) comparing the power consumption and the operating power on the same time axis, and comparing the power consumption and the operating power with each other. An inspection apparatus comprising: an energy loss quantifying unit that quantifies a difference between the two as an energy loss amount and displays the energy loss amount.

The inspection device according to claim 1, wherein the same signal as a command signal given by the control device to control the operation of the actuator is given to the energy loss quantifying means.

A hydraulic unit including a motor that drives a hydraulic pump, an actuator connected to the hydraulic unit via a pressure oil passage, and a control device that controls the operation of the actuator. An inspection method for inspecting,
(A) measuring the power consumption of the motor,
(B) measuring the operating power in the same unit as the power consumption based on the pressure and flow rate of the pressure oil acting on the actuator;
(C) A method for inspecting a hydraulic device, wherein the power consumption and the operation power are compared on the same time axis, and a difference between the power consumption and the operation power is quantified as an energy loss amount that can save energy.